第4節(jié) 牛頓第三定律

1、第4節(jié)牛頓第三定律自主學(xué)習(xí)探索獲新知目標(biāo)導(dǎo)航重點(diǎn):理解一對(duì)作用力和反作用力間的大小、方向關(guān)系,應(yīng)用定律對(duì)實(shí)例做定性分析難點(diǎn):區(qū)分一對(duì)平衡力和一對(duì)作用力與反作用力教材提煉一、作用力與反作用力兩個(gè)物體間相互作用的一對(duì)力叫做作用力和反作用力.我們把其中任一個(gè)力叫做 力,則另一個(gè)力就叫做這個(gè)力的 力.二、牛頓第三定律1.內(nèi)容:兩個(gè)物體之間的作用力(F)和反作用力(F)總是 相等、方向 ,且作用在 .2.用公式表示: ,式中的負(fù)號(hào)表示作用力與反作用力方向相反.三、反沖現(xiàn)象當(dāng)物體中的一部分向某方向拋出時(shí),其余部分就會(huì)同時(shí)向 方向運(yùn)動(dòng),這種現(xiàn)象叫做反沖.作用作用反作用反作用大小大小相反相反同一條直線上同一條

2、直線上F=-FF=-F相反相反教材探究教材P81圖3-4-4(b)中,車被拉動(dòng)的原因是馬對(duì)車的拉力大于車對(duì)馬的拉力,這種說(shuō)法對(duì)嗎?如果不對(duì),你認(rèn)為車被拉動(dòng)的原因是什么?答案答案: :不對(duì)不對(duì). .車被拉動(dòng)的原因是馬對(duì)車的拉力大于地面對(duì)車的車被拉動(dòng)的原因是馬對(duì)車的拉力大于地面對(duì)車的摩擦力摩擦力. .課堂探究解惑析規(guī)律要點(diǎn)一 對(duì)牛頓第三定律的理解【問(wèn)題導(dǎo)引】在珠海航展中,我國(guó)首次展出了一款改進(jìn)的新型B-611短程彈道導(dǎo)彈.導(dǎo)彈長(zhǎng)6米,直徑為0.4米,發(fā)射重量為1 200千克,最小射程為80千米,最大射程為150千米.主要用于野戰(zhàn)防空和陣地防空,能夠有效打擊低空、超低空來(lái)襲的敵武裝直升機(jī)、攻擊機(jī)、無(wú)

3、人飛行器和巡航導(dǎo)彈等目標(biāo).請(qǐng)思考:這么重的導(dǎo)彈如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離飛行呢?答案答案: :導(dǎo)彈內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的氣體與導(dǎo)彈相互作用向后噴出導(dǎo)彈內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的氣體與導(dǎo)彈相互作用向后噴出, ,導(dǎo)彈導(dǎo)彈就獲得了飛行的動(dòng)力就獲得了飛行的動(dòng)力. .【要點(diǎn)透析】1.作用力和反作用力的三個(gè)特征(1)等值,即二者大小總是相等的.(2)反向,即二者方向總是相反的.(3)共線,即二者總是在同一直線上.2.作用力和反作用力的五個(gè)性質(zhì)異體性作用力與反作用力是兩個(gè)物體間的相互作用,所以這一對(duì)力是作用在兩個(gè)物體上,它們產(chǎn)生的作用效果永遠(yuǎn)不會(huì)抵消同時(shí)性有作用力,就有反作用力,它們總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失同質(zhì)性作用力與反作用

4、力必定是同一性質(zhì)的力,即如果作用力是彈力,則反作用力也是彈力普適性物體間的相互作用力可以是接觸力,也可以是非接觸力.作用力與反作用力的關(guān)系普遍適用于靜止(或運(yùn)動(dòng))物體之間,與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),與參考系的選擇也無(wú)關(guān)相互性作用力和反作用力總是相互的、成對(duì)出現(xiàn)的【典例1】 (2014寧波期末)汽車?yán)宪囋谒降缆飞涎刂本€加速行駛,以下說(shuō)法正確的是()A.汽車能拉著拖車加速前進(jìn),是因?yàn)槠嚴(yán)宪嚨牧Υ笥谕宪嚴(yán)嚨牧.加速前進(jìn)時(shí),汽車對(duì)拖車的拉力大小與拖車對(duì)汽車的拉力大小相等C.汽車先對(duì)拖車施加拉力,然后才產(chǎn)生拖車對(duì)汽車的拉力D.汽車對(duì)拖車的拉力大小與拖車所受地面對(duì)它的摩擦力大小相等思路探究思

5、路探究汽車對(duì)拖車的拉力和拖車對(duì)汽車的拉力是什么關(guān)系汽車對(duì)拖車的拉力和拖車對(duì)汽車的拉力是什么關(guān)系? ?與汽車與汽車是否加速有關(guān)嗎是否加速有關(guān)嗎? ?答案答案: :這兩個(gè)力是作用力和反作用力的關(guān)系這兩個(gè)力是作用力和反作用力的關(guān)系, ,不論汽車加速、減速還是勻不論汽車加速、減速還是勻速速, ,這兩個(gè)力等大反向這兩個(gè)力等大反向. .解析解析: :汽車對(duì)拖車的拉力與拖車對(duì)汽車的拉力大小相等汽車對(duì)拖車的拉力與拖車對(duì)汽車的拉力大小相等, ,方向相反方向相反, ,是一對(duì)是一對(duì)作用力與反作用力作用力與反作用力, ,這一對(duì)力同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消失這一對(duì)力同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消失, ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)A A、C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤, ,選項(xiàng)

6、選項(xiàng)B B正確正確; ;把拖車從整體中隔離出來(lái)把拖車從整體中隔離出來(lái), ,拖車受到汽車的拉力拖車受到汽車的拉力F F和地面的摩擦力和地面的摩擦力f,f,由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得F-f=ma,F-f=ma,所以汽車對(duì)拖車的拉力大于拖車所受地面對(duì)它所以汽車對(duì)拖車的拉力大于拖車所受地面對(duì)它的摩擦力大小的摩擦力大小, ,選項(xiàng)選項(xiàng)D D錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .答案答案: :B B思維總結(jié)思維總結(jié)物體間的作用力與反作用力的大小關(guān)系不利用物體的運(yùn)動(dòng)物體間的作用力與反作用力的大小關(guān)系不利用物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析、判斷狀態(tài)分析、判斷, ,因?yàn)樗鼈兛偸谴笮∠嗟取⒎较蛳喾吹囊驗(yàn)樗鼈兛偸谴笮∠嗟?、方向相反? .針對(duì)訓(xùn)練1

7、-1(2014宿州質(zhì)檢)一根輕質(zhì)彈簧豎直懸掛在天花板上,下端懸掛一小球并靜止.彈簧和小球的受力如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()A.F2的反作用力是F4B.F1的施力物體是彈簧C.F4的反作用力是F3D.F3的施力物體是小球解析解析: :F F2 2的反作用力是的反作用力是F F3 3, ,選項(xiàng)選項(xiàng)A A錯(cuò)誤錯(cuò)誤;F;F1 1的施力物體是地球的施力物體是地球, ,選項(xiàng)選項(xiàng)B B錯(cuò)誤錯(cuò)誤;F;F4 4的反作用力是彈簧對(duì)天花板的拉力的反作用力是彈簧對(duì)天花板的拉力, ,選項(xiàng)選項(xiàng)C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤, ,選項(xiàng)選項(xiàng)D D正確正確. .答案答案: :D D要點(diǎn)二 作用力與反作用力和平衡力【問(wèn)題導(dǎo)引】1.在物體間的兩

8、個(gè)相互作用力大小相等、方向相反、作用在一條直線上,這兩個(gè)力是否一定是作用力與反作用力?答案答案: :不一定不一定. .也可能是一對(duì)平衡力也可能是一對(duì)平衡力. .2.作用在兩個(gè)物體上,大小相等、方向相反、作用在一條直線上的兩個(gè)力是否一定是作用力與反作用力?答案答案: :不一定不一定. .并非一定是物體間的相互作用力并非一定是物體間的相互作用力. .【要點(diǎn)透析】作用力與反作用力和平衡力的比較關(guān)系類別作用力與反作用力一對(duì)平衡力不同點(diǎn)作用對(duì)象分別作用在兩個(gè)相互作用的物體上作用在同一物體上作用效果兩個(gè)力各自有作用效果,不可合成或抵消兩個(gè)力共同作用,效果是使物體平衡,可合成或抵消力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力不

9、一定相同作用時(shí)間兩個(gè)力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失一個(gè)力的產(chǎn)生、變化、消失,不一定影響另一個(gè)力相同點(diǎn)大小相等、方向相反、作用在同一條直線上特別提示特別提示 (1)(1)作用力與反作用力是作用力與反作用力是“異體、共線、反向、等大、同異體、共線、反向、等大、同質(zhì)、共存質(zhì)、共存”, ,而平衡力是而平衡力是“同體、共線、反向、等大同體、共線、反向、等大”. .(2)(2)作用力與反作用力與一對(duì)平衡力的最直觀的區(qū)別是作用力與反作用力與一對(duì)平衡力的最直觀的區(qū)別是: :看作用點(diǎn)看作用點(diǎn), ,一對(duì)平衡力的作用點(diǎn)一定在同一個(gè)物體上一對(duì)平衡力的作用點(diǎn)一定在同一個(gè)物體上, ,作用力和反作用力的作作用力和反作用力的

10、作用點(diǎn)一定分別作用在兩個(gè)物體上用點(diǎn)一定分別作用在兩個(gè)物體上. .【典例2】 如圖所示,在天花板上用豎直懸繩吊一電風(fēng)扇.請(qǐng)回答以下幾個(gè)問(wèn)題:(1)電風(fēng)扇靜止時(shí)受幾個(gè)力的作用?這些力的反作用力是哪些力?這些力的平衡力是哪些力?(2)電風(fēng)扇勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)呢?再回答上述問(wèn)題.解析解析: : (1)(1)對(duì)靜止的電風(fēng)扇受力分析如圖對(duì)靜止的電風(fēng)扇受力分析如圖( (甲甲) )所示所示, ,電風(fēng)扇受兩個(gè)力電風(fēng)扇受兩個(gè)力: :重重力力G G、懸繩拉力、懸繩拉力F.F.根據(jù)牛頓第三定律可知根據(jù)牛頓第三定律可知, ,重力的施力物體是地球重力的施力物體是地球, ,那么那么重力重力G G的反作用力就是電風(fēng)扇對(duì)地球的吸引力的

11、反作用力就是電風(fēng)扇對(duì)地球的吸引力; ;拉力拉力F F的施力物體是懸繩的施力物體是懸繩, ,反作用力是電風(fēng)扇對(duì)懸繩的拉力反作用力是電風(fēng)扇對(duì)懸繩的拉力. .電風(fēng)扇受到的重力電風(fēng)扇受到的重力G G和懸繩的拉力和懸繩的拉力F F是是一對(duì)平衡力一對(duì)平衡力. .(2)(2)對(duì)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的電風(fēng)扇受力分析如圖對(duì)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的電風(fēng)扇受力分析如圖( (乙乙) )所示所示, ,電風(fēng)扇受到三個(gè)力的作電風(fēng)扇受到三個(gè)力的作用用: :重力重力G G、懸繩的拉力、懸繩的拉力F F1 1和空氣向上的作用力和空氣向上的作用力F F2 2. .根據(jù)牛頓第三定律可知根據(jù)牛頓第三定律可知, ,重力的施力物體是地球重力的施力物體是地球, ,那

12、么重力那么重力G G的反作用力是電風(fēng)扇對(duì)地球的吸引力的反作用力是電風(fēng)扇對(duì)地球的吸引力; ;懸繩拉力懸繩拉力F F1 1的反作用力是電風(fēng)扇對(duì)懸繩的拉力的反作用力是電風(fēng)扇對(duì)懸繩的拉力; ;空氣向上的作用力空氣向上的作用力F F2 2的施的施力物體是空氣力物體是空氣, ,所以所以F F2 2的反作用力是電風(fēng)扇對(duì)空氣向下的作用力的反作用力是電風(fēng)扇對(duì)空氣向下的作用力. .電風(fēng)扇電風(fēng)扇受到的重力受到的重力G G和懸繩的拉力和懸繩的拉力F F1 1、空氣向上的作用力、空氣向上的作用力F F2 2是一組平衡力是一組平衡力. .答案答案: :見解析見解析針對(duì)訓(xùn)練2-1 (2014臨沂質(zhì)量抽測(cè))一物體靜止在水平桌

13、面上,下列有關(guān)力的描述正確的是()A.物體所受的重力和桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)平衡力B.物體對(duì)桌面的壓力就是物體所受到的重力C.物體對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)作用力和反作用力D.桌面受到的壓力是由于桌面發(fā)生形變引起的解析解析: :物體靜止在水平桌面上物體靜止在水平桌面上, ,受到豎直向下的重力和豎直向上的桌面的受到豎直向下的重力和豎直向上的桌面的支持力支持力, ,二力平衡二力平衡, ,是一對(duì)平衡力是一對(duì)平衡力, ,物體對(duì)桌面的壓力大小等于物體所受到物體對(duì)桌面的壓力大小等于物體所受到的重力大小的重力大小, ,方向相同方向相同, ,物體對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)物體對(duì)桌面的

14、壓力和桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)作用力和反作用力作用力和反作用力, ,桌面受到的壓力是由于物體發(fā)生形變引起的桌面受到的壓力是由于物體發(fā)生形變引起的, ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)A A、C C正確正確, ,選項(xiàng)選項(xiàng)B B、D D錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .答案答案: :ACAC要點(diǎn)三 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用【問(wèn)題導(dǎo)引】如圖所示,水平力F把一個(gè)物體緊壓在豎直墻上靜止不動(dòng),已知物體質(zhì)量為m,能否求得豎直墻所受的摩擦力?答案答案: :能能. .物體在重力和豎直墻對(duì)它的靜摩擦力作用下靜止物體在重力和豎直墻對(duì)它的靜摩擦力作用下靜止, ,此二力大小此二力大小相等相等. .又根據(jù)牛頓第三定律可知又根據(jù)牛頓第三定律可知, ,物體對(duì)豎直墻的摩擦

15、力和墻對(duì)物體的物體對(duì)豎直墻的摩擦力和墻對(duì)物體的摩擦力是作用力與反作用力摩擦力是作用力與反作用力, ,它們大小也相等它們大小也相等. .由此推得豎直墻所受的由此推得豎直墻所受的摩擦力大小等于物體的重力大小摩擦力大小等于物體的重力大小. .【要點(diǎn)透析】牛頓運(yùn)動(dòng)定律的比較牛頓第一定律牛頓第二定律牛頓第三定律公式F合=maF=-F意義加深了對(duì)力的認(rèn)識(shí),指出了力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因,即力是產(chǎn)生加速度的原因揭示了加速度是力作用的結(jié)果,揭示了力、質(zhì)量、加速度的定量關(guān)系揭示了力的本質(zhì)和來(lái)源是物體間的相互作用,同時(shí)揭示了力不能離開物體而存在研究方法根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)得出,不能直接用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證用控制變量法

16、研究F、m、a之間的關(guān)系,可用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證由實(shí)際現(xiàn)象歸納總結(jié)得出,可用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證【典例3】 在2008年北京殘奧會(huì)開幕式上,運(yùn)動(dòng)員手拉繩索向上攀登,最終點(diǎn)燃了主火炬,體現(xiàn)了殘疾運(yùn)動(dòng)員堅(jiān)韌不拔的意志和自強(qiáng)不息的精神.為了探究上升過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員與繩索和吊椅間的作用,可將過(guò)程簡(jiǎn)化.一根不可伸縮的輕繩跨過(guò)輕質(zhì)的定滑輪,一端掛一吊椅,另一端被坐在吊椅上的運(yùn)動(dòng)員拉住,如圖所示.設(shè)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為65 kg,吊椅的質(zhì)量為15 kg,不計(jì)定滑輪與繩子間的摩擦,重力加速度取g=10 m/s2.當(dāng)運(yùn)動(dòng)員與吊椅一起正以加速度a=1 m/s2上升時(shí),試求:(1)運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力;(2)運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力.解析解析: :法

17、一法一(1)(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)員受到繩向上的拉力為設(shè)運(yùn)動(dòng)員受到繩向上的拉力為F,F,由于跨過(guò)定滑輪的兩段繩由于跨過(guò)定滑輪的兩段繩子拉力相等子拉力相等, ,吊椅受到繩的拉力也是吊椅受到繩的拉力也是F.F.對(duì)運(yùn)動(dòng)員和吊椅整體進(jìn)行受力分析對(duì)運(yùn)動(dòng)員和吊椅整體進(jìn)行受力分析如圖如圖( (甲甲) )所示所示, ,則有則有2F-(m2F-(m人人+m+m椅椅)g=(m)g=(m人人+m+m椅椅)a,)a,解得解得F=440 N.F=440 N.由牛頓第三定律由牛頓第三定律, ,運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力F=440 N.F=440 N.(2)(2)設(shè)吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力為設(shè)吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力為N,

18、N,對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行受力分析如圖對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行受力分析如圖( (乙乙) )所示所示. .則有則有F+N-mF+N-m人人g=mg=m人人a a解得解得N=275 N.N=275 N.由牛頓第三定律由牛頓第三定律, ,運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力N=275 N.N=275 N.法二法二設(shè)運(yùn)動(dòng)員和吊椅的質(zhì)量分別為設(shè)運(yùn)動(dòng)員和吊椅的質(zhì)量分別為M M和和m;m;運(yùn)動(dòng)員豎直向下的拉力為運(yùn)動(dòng)員豎直向下的拉力為F,F,對(duì)對(duì)吊椅的壓力大小為吊椅的壓力大小為N.N.根據(jù)牛頓第三定律根據(jù)牛頓第三定律, ,繩對(duì)運(yùn)動(dòng)員的拉力大小為繩對(duì)運(yùn)動(dòng)員的拉力大小為F,F,吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力為吊椅對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力為N,N,分別以

19、運(yùn)動(dòng)員和吊椅為研究對(duì)象分別以運(yùn)動(dòng)員和吊椅為研究對(duì)象, ,根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律F+N-Mg=Ma F+N-Mg=Ma F-N-mg=ma F-N-mg=ma 由得由得F=440 NF=440 NN=275 N.N=275 N.答案答案: (1)440 N: (1)440 N(2)275 N(2)275 N思維總結(jié)思維總結(jié)(1)(1)兩物體相互作用時(shí)兩物體相互作用時(shí), ,要討論其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)要討論其運(yùn)動(dòng)狀態(tài), ,往往需分析往往需分析受力情況受力情況, ,然后綜合應(yīng)用牛頓第二定律和牛頓第三定然后綜合應(yīng)用牛頓第二定律和牛頓第三定律律;(2);(2)若直接選取受力物體為研究對(duì)象不能順利列式求若直

20、接選取受力物體為研究對(duì)象不能順利列式求解時(shí)解時(shí), ,此時(shí)就要選取與之發(fā)生相互作用的另一物體為研此時(shí)就要選取與之發(fā)生相互作用的另一物體為研究對(duì)象究對(duì)象; ;最后根據(jù)牛頓第三定律得出所要的結(jié)果最后根據(jù)牛頓第三定律得出所要的結(jié)果. .針對(duì)訓(xùn)練3-1 如圖所示為雜技“頂桿”表演,一人站在地上,肩上扛一質(zhì)量為M的豎直桿,當(dāng)桿上一質(zhì)量為m的人以加速度a加速下滑時(shí),桿對(duì)地面上的人的壓力大小為()A.(M+m)g -maB.(M+m)g +maC.(M+m)g D.(M-m)g 解析解析: :先對(duì)桿上那個(gè)人受力分析先對(duì)桿上那個(gè)人受力分析, ,其受到重力其受到重力mgmg和桿對(duì)其豎直向上的摩擦和桿對(duì)其豎直向上的

21、摩擦力力f f的作用的作用, ,根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律,mg-f=ma;,mg-f=ma;再對(duì)桿受力分析可知再對(duì)桿受力分析可知, ,站在地上站在地上的人對(duì)桿豎直向上的作用力的人對(duì)桿豎直向上的作用力F=Mg+fF=Mg+f; ;聯(lián)立以上兩式可得聯(lián)立以上兩式可得,F=(M+m)g,F=(M+m)g-ma,-ma,根根據(jù)牛頓第三定律據(jù)牛頓第三定律, ,桿對(duì)地面上的人的壓力大小也為桿對(duì)地面上的人的壓力大小也為(M+m)g(M+m)g-ma.-ma.本題答案本題答案為為A.A.答案答案: :A A課堂達(dá)標(biāo)速練固雙基1.關(guān)于作用力和反作用力,下列說(shuō)法中正確的是( )A.一個(gè)作用力和它的反作用力大

22、小相等B.作用力和反作用力可以是不同性質(zhì)的力C.作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)消失D.作用力和反作用力對(duì)物體的作用效果總是相同的解析解析: :一對(duì)作用力與反作用力一定大小相等、方向相反一對(duì)作用力與反作用力一定大小相等、方向相反, ,作用在同一作用在同一直線上直線上, ,且同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失且同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失, ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)A A、C C正確正確; ;作用作用力與反作用力是物體間的相互作用力與反作用力是物體間的相互作用, ,一定是同種性質(zhì)的力一定是同種性質(zhì)的力, ,因它們分因它們分別作用在兩個(gè)物體上別作用在兩個(gè)物體上, ,作用效果不能抵消作用效果不能抵消, ,作用效果也不相同作用效果也不相同, ,故故B B、D D錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .ACAC2.(2014馬鞍山期末)足球運(yùn)動(dòng)員已將足球踢向空中,如圖所示.下列描述足球在向斜上方飛行過(guò)程中某時(shí)刻的受力圖,正確的是(G